浅谈碳循环,什么是碳循环?到底有何作用?
碳循环是指碳元素在地球的生物圈、岩石圈、水圈和大气中交换和循环的过程。它使碳在整个生物圈和所有生物体中循环和再利用。自然碳循环包括两个阶段:碳固定和碳释放。其基本过程如下。大气中的二氧化碳被陆地和海洋中的植物吸收,然后通过生物或地质过程和人类活动以二氧化碳的形式返回到大气中。研究人员利用Fluxnet提供的全球生态系统对温度的反应数据,开发了一种名为大分子速率理论(MMRT)的新方法。
数据显示,世界上近10%的陆地生物圈现在已经超过了其光合作用的最高临界温度,即植物吸收固定碳的温度。超过这一点,植物捕捉和储存大气中的碳的能力就会迅速减缓,而碳释放的速度则会加快,从而导致全球碳循环的不平衡。按照目前的排放速度,到本世纪中叶(约2050年),地球上一半以上的陆地生物圈可能超过其温度阈值,亚马逊雨林和俄罗斯泰加森林等碳密集型社区可能更早成为碳源,加速全球变暖。
人类活动对碳循环的影响最大。自工业革命以来,人类通过化石燃料燃烧和土地利用向大气排放了大量的碳,使得释放的碳量超过了固定的碳量,从而破坏了自然界原有的碳平衡,导致全球碳循环的不平衡,使大气中的二氧化碳浓度大幅上升。这就造成了全球变暖等问题,直接影响到当前和未来人类的生存和社会经济的可持续发展。
全球碳循环的不平衡是气候变化的根本原因,其长期演变决定了气候变化的速度和程度。另一方面,气候变化对陆地生态系统的碳循环也有巨大影响,体现在两个方面:温度和降水。一方面,全球温度的上升通过影响植物的蒸腾作用和呼吸作用,促进植物固定二氧化碳的能力,加速碳循环。另一方面,降水过多或过少都会影响植物的生产力,甚至使树木死亡,这反过来又影响了碳循环。